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主机模拟器上的 BL over DoIP 示例

目录

  1. 简介
  2. 架构
  3. 配置
  4. 构建
  5. 运行 DoIPBL
  6. 测试通过 DoIP 烧写
  7. DoIP 到 CAN 的网关示例（Loader -> DoIPBL -> CanBL）

1. 简介

DoIPBL 是一个运行在主机模拟器（Windows 或 Linux）上的 Bootloader 应用，演示通过 DoIP（ISO 13400）诊断服务烧写 Bootloader，替代 CAN 方式。

它基于与 CanBL 相同的 BL 软件栈（参见 BL 配置与主机模拟），将 CAN 相关模块（CanTp）替换为以太网诊断栈：DoIP 及其底层的 SoAd 与 TcpIp。BL、Dcm 和 PduR 的配置与行为保持一致。

说明：

2. 架构

graph TB
    subgraph PC["Loader（PC 工具）"]
        LDR["Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245"]
    end
    subgraph HOST["DoIPBL（主机模拟器进程）"]
        TCPIP["TcpIp"] --> SOAD["SoAd"]
        SOAD --> DOIP["DoIP"]
        DOIP --> PDUR["PduR"]
        PDUR --> DCM["Dcm"]
        DCM --> BL["BL"]
        SIM["Simulator（Mcu/复位/跳转胶水）"] --- BL
    end
    LDR -- "UDP 13400 多播发现（224.244.224.245）" --> TCPIP
    LDR -- "TCP 13400 路由激活 + UDS" --> TCPIP

诊断请求路径：Loader -> TCP 13400 -> TcpIp -> SoAd -> DoIP -> PduR(P2P_RX) -> Dcm -> BL。 响应路径：BL -> Dcm -> PduR(P2P_TX) -> DoIP -> SoAd -> TcpIp -> TCP -> Loader。

DoIP 会自动创建两个 SoAd socket：

TCP 连接建立后，诊断仪以源地址 0xbeef 发送路由激活请求；激活成功后，UDS 请求以目标地址 0xdead 路由到 Dcm。

3. 配置

DoIP 相关的所有配置位于 app/bootloader/config/Net：

文件 内容
Network.json DoIP 模块：发现地址、max_connections、名为 P2P 的目标（逻辑地址 0xdead）、default 例程与地址为 0xbeef 的 default 诊断仪
Dcm.json DoIPBL 专用的 Dcm 配置，仅 P2P 物理通道用于路由（P2A 通道仅为满足生成器要求而保留）
PduR.json PduR 路由：P2P_RX 从 DoIP 到 Dcm，P2P_TX 从 Dcm 到 DoIP
Mempool.json SoAd/DoIP 使用的内存池（名为 Net 的 MemCluster）

DoIP 目标命名为 P2P，PduR 例程命名为 P2P_RX/P2P_TX，从而映射到 Dcm.json 生成的 Dcm P2P 通道（索引 0）。

应用侧胶水代码位于 app/bootloader/src/doip.c（由 USE_DOIP 保护），提供：

在 app/bootloader/main.c 中，当定义了 USE_TCPIP、USE_SOAD 与 USE_DOIP 时，初始化会调用 TcpIp_Init、SoAd_Init、DoIP_Init 与 DoIP_ActivationLineSwitchActive，并调度 TcpIp_MainFunction、SoAd_MainFunction 与 DoIP_MainFunction。

4. 构建

工具链请参考 构建环境搭建。然后与 CanBL 模拟测试相同，逐个构建 AsOne、LoaderFBL 库、Loader PC 工具与 DoIPBL Bootloader：

scons --lib=AsOne
scons --lib=LoaderFBL
scons --app=Loader
scons --app=DoIPBL

Windows 下的构建产物为：

构建 DoIPBL 时还会根据 app/bootloader/config/Net/*.json 在构建目录中生成 Dcm/PduR/SoAd/DoIP 配置代码。

5. 运行 DoIPBL

启动 Bootloader（Windows 下请确保 MSYS2 mingw64/bin 中的运行时 DLL（如 libstdc++-6.dll）在 PATH 中）：

# 可选：打开 Dcm 模块日志（DCMI 为 DEBUG 级，默认日志级别下不显示）
set AS_LOG_DCMI=1            # Windows CMD；Linux 下为 export AS_LOG_DCMI=1
build\nt\GCC\DoIPBL\DoIPBL.exe

DoIPBL 主机构建既不会跳转到应用，也不会复位，因此它会持续运行在默认会话中，随时可接受烧写。

预期行为：

6. 测试通过 DoIP 烧写

本节给出在主机上端到端验证烧写的完整命令列表，所有命令均在仓库根目录下执行。前提：python 已在 PATH 中，且已按第 4 节构建出 Loader.exe 与 DoIPBL.exe。

6.1 生成虚拟 Flash 驱动（1052 字节）

与 6.2 节一样使用生成脚本，在地址 0 处生成单段 1052 字节、内容为顺序值（0, 1, 2, …, 255, 0, 1, …）的 S19：

python tools/utils/gensims19.py -n 1 -s 1052 -g 0 -b 0 -o build/FlashDriverDummy.s19

6.2 生成虚拟应用（A 与 B 分区）

生成脚本保存在 tools/utils/gensims19.py，用于生成多段 S19 镜像；A 分区起始地址为 0x1000，B 分区为 0x100000（DoIPBL 共用 config/BL/BL.json，因此内存布局与 CanBL 相同）：

# A 分区
python tools/utils/gensims19.py -n 8 -s 8192 -g 2048 -b 0x1000 -o build/AppDummy.s19.A

# B 分区
python tools/utils/gensims19.py -n 8 -s 8192 -g 2048 -b 0x100000 -o build/AppDummy.s19.B

6.3 为 Flash 驱动与应用签名

使用 Loader 对镜像签名（签名区与 BL 的 A/B 分区布局对应）：

# 为 A 分区应用签名
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -f build/AppDummy.s19.A -s 0xfff00 -S crc32-v3

# 为 B 分区应用签名
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -f build/AppDummy.s19.B -s 0x1fff00 -S crc32-v3

# 为 Flash 驱动签名
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -f build/FlashDriverDummy.s19 -s 2048 -S crc32

6.4 通过 DoIP 烧写

在另一个终端中运行 Loader（Windows 下请确保 C:\msys64\mingw64\bin 与 build\nt\GCC\one 在 PATH 中，以提供 Loader 运行时 DLL）。启动 DoIPBL 并保持其运行；由于 DoIPBL 主机构建既不会跳转到应用也不会复位，同一个 DoIPBL 实例可连续烧写 A、B 两个分区。

# 启动 DoIPBL 并保持运行
set AS_LOG_DCMI=1            # Windows CMD；Linux 下为 export AS_LOG_DCMI=1
build\nt\GCC\DoIPBL\DoIPBL.exe

# 烧写 A 分区
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245 -c FBL -S crc32 -f build/FlashDriverDummy.s19.sign -a build/AppDummy.s19.A.sign

# 烧写 B 分区（无需重启 DoIPBL）
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245 -c FBL -S crc32 -f build/FlashDriverDummy.s19.sign -a build/AppDummy.s19.B.sign

烧写成功时每一步都会打印 okay，最后出现 progress 100.00% 以及加载速度统计（主机环回约 4 kbps）。烧写流程依次经过 DoIP 路由激活、扩展会话、关闭通信、安全访问（扩展级与编程级）、擦除、下载、校验、完整性检查、ECU 复位、使能通信与开启 DTC 设置，每一步会打印 PASS 或 FAIL，出现 FAIL 即中止烧写。

说明：

7. DoIP 到 CAN 的网关示例（Loader -> DoIPBL -> CanBL）

DoIPBL 还可以用作 DoIP 到 CAN 的诊断网关：通过 DoIP 收到的、目标地址为 0x731 的 UDS 请求，经 CanTp 转发到 CAN 总线上的 CanBL，从而实现通过 DoIP 远程烧写 CAN 应用（CanApp）。完整环路为 Loader -> DoIPBL -> CanBL -> CanApp：

graph TB
    subgraph PC["Loader（PC 工具）"]
        LDR["Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245 -t 0x731 -r 0xe80"]
    end
    subgraph GW["DoIPBL（DoIP 转 CAN 网关）"]
        TCPIP["TcpIp"] --> SOAD["SoAd"]
        SOAD --> DOIP["DoIP"]
        DOIP --> PDUR["PduR"]
        PDUR --> DCM["Dcm"]
        PDUR --> CANTP["CanTp"]
        CANTP --> CANIF["CAN 胶水（main.c）"]
    end
    subgraph TARGET["CanBL（主机模拟器进程）"]
        CANTP2["CanTp（P2P 0x731）"] --> PDUR2["PduR"] --> DCM2["Dcm"] --> BL2["BL"] --> APP["CanApp"]
    end
    LDR -- "UDP/TCP 13400" --> TCPIP
    CANIF -- "CAN：TX 0x731，RX 0x732" --> CANTP2

7.1 网关配置

与第 3 节相比，在 app/bootloader/config/Net 下新增如下配置（BL main.c 保持不变）：

文件 内容
Network.json 新增目标：CAN_BL（地址 0x0731，节点 CAN 发送 id 0x731）；新增例程/诊断仪 CANBL，诊断仪地址 0x0E80
PduR.json TP 网关路由 CAN_BL_RX（DoIP -> CanTp）与 CAN_BL_TX（CanTp -> DoIP），并配置 DestBufferSize: 4096（TP 网关缓冲必须配置，否则 DoIP 回 NACK 0x08）
CanTp.json 一个 TP 网关通道 CAN_BL（LL_DL: 64，路由的源/目的 PduId 由 PduR 配置推导）

网关的 CAN 发送 id 与接收过滤 id 由 app/bootloader/SConscript 中的编译定义静态给出（CAN_DIAG_P2P_TX=0x731、CAN_DIAG_P2P_RX=0x732），main.c 的胶水逻辑以这些宏为默认值，命令行 -t/-r 可在运行时覆盖。

注意：Loader 的 -t/-r 参数不带 0x 前缀时按十进制解析，请务必写成例如 -t 0x731。

7.2 运行网关环回示例

构建 CAN 侧并启动三个进程（Windows：确保 MSYS2 mingw64/bin 的 DLL 在 PATH 中）：

scons --app=CanBL
scons --app=CanApp

# 终端 1：CAN 目标（将自身烧入 A/B 分区后跳转到 CanApp）
build\nt\GCC\CanBL\CanBL.exe

# 终端 2：DoIP 转 CAN 网关（CAN 发送 id 0x731、接收过滤 id 0x732，由 SConscript 编译定义给出）
# 默认日志级别下 Dcm 的 DCMI 日志（DEBUG 级）不显示，可按模块打开：
set AS_LOG_DCMI=1            # Windows CMD；Linux 下为 export AS_LOG_DCMI=1
build\nt\GCC\DoIPBL\DoIPBL.exe

# 终端 3：通过 DoIP 烧写 CAN 应用，诊断仪 SA 0xE80，目标 TA 0x731
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245 -t 0x731 -r 0xe80 -c FBL -S crc32 -f build/FlashDriverDummy.s19.sign -a build/AppDummy.s19.A.sign

# 烧写 B 分区（无需重启）
build\nt\GCC\Loader\Loader.exe -d DOIP.224.244.224.245 -t 0x731 -r 0xe80 -c FBL -S crc32 -f build/FlashDriverDummy.s19.sign -a build/AppDummy.s19.B.sign

烧写成功时最后出现 progress 100.00%（约 2-3 kbps，每个 UDS 请求都经 CAN TP 穿过网关）。最终 ECU 复位后，CanBL 校验应用完整性、激活被烧写的分区并跳转到 CanApp.exe。

7.3 Loader 端的 SA/TA 映射

网关引入了诊断仪 CANBL（SA 0x0E80）及其例程路由的目标 CAN_BL（TA 0x0731）。Loader 无需修改即可通过命令行使用该映射，其 DOIP 分支（loader_cmd.cpp）的映射机制如下：

可选：若希望不带 -r/-t 时默认走网关转发（而不是烧写网关自身），可在 loader_cmd.cpp 的 DOIP 分支按设备名区分默认值，例如设备名 DOIP-CANBL.224.244.224.245 时默认 rxid = 0xe80（CANBL 诊断仪）、txid = 0x731（CAN_BL 目标）。注意保留既有的 0xbeef/0xdead 默认值（第 6 节依赖）。不建议将 toU32 改为默认十六进制解析：-s（签名区偏移）、-T（超时）等参数同样使用它，会改变既有用法的行为，保持 0x 前缀约定即可。

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